火灾条件下冷弯薄壁型钢楼板体系的耐火性能

杨成，罗浪，宋谦益

(1.西南交通大学 a.陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室；b.土木工程学院,成都 610031；2.中国建筑西南设计研究院有限公司，成都 610041)

冷弯薄壁型钢结构作为一种装配式钢结构，主要通过自攻螺钉将冷弯薄壁型钢骨架连接成框架，并在框架一侧或两侧覆以结构板材形成墙体、楼板等受力构件。并在结构构件基体外再覆以石膏板、玻镁板等具备防火、隔声、装饰等性能的建筑板材，以满足建筑结构的功能性需求。钢结构在高温下的强度和刚度衰退非常显著[1-2]，冷弯薄壁型钢楼板作为该结构体系中重要的承重结构构件，其耐火性能得到日益关注[3-5]。

其他国家开展冷弯薄壁型钢结构火灾试验研究[6-8]已积累了一定的经验和数据，而中国的试验研究[9-11]相对有限。相比火灾试验耗资大、耗时长，数值分析提供了更便捷的方式以了解其在火灾下的温度分布[12-15]和结构性能[16]。Keerthan等[17]利用SAFIR进行了冷弯薄壁型钢墙体的二维瞬态传热模拟。Feng等[12]利用ABAQUS对冷弯薄壁型钢墙体截面建立了二维传热模型。Baleshan等[18]和Jatheeshan等[19]使用简化的线性温度分布对火灾下冷弯薄壁型钢托梁的结构行为进行了模拟。

1 三维传热模型

1.1 模型的建立

以Baleshan等[8]的试件为分析对象，利用有限元分析平台ABAQUS建立两个2 400 mm×2 100 mm(长×宽)的冷弯薄壁型钢楼板模型，包括4根钢托梁和两根导轨组成的钢骨架以及受火侧、背火侧板材。所用冷弯薄壁型钢的钢材等级为G500，采用C型截面钢(托梁C180 mm×40 mm×15 mm×1.15 mm，腹板高度h×翼缘宽度b×卷边宽度a×厚度t)及U型截面钢(导轨U182 mm×50 mm×1.15 mm，h×b×t)，钢托梁(J1、J2、J3、J4)之间间距S均为600 mm。……